相比较工业机器人,协作机器人具有轻便、体积小、重复精度高等优势,随着协作机器人在工业生产中的应用,机器人在与人协同工作过程中的安全问题成为首先需要考虑的因素。碰撞检测方式主要分为基于传感器的碰撞检测以及基于算法控制的无传感器碰撞检测,本文将通过研究基于算法层面的无传感器检测方法,实现机器人的碰撞检测。本文的实验载体是Panda3六轴协作机器人,该款机器人是一款轻便图形化编程机器人。本文首先根据改进D-H参数构建机器人连杆坐标系,确定机器人的MDH参数。机器人进行碰撞检测的基础是要有一个精准的动力学方程模型,因此本文将采用牛顿-欧拉法建立机器人完整的动力学方程,通过ADAMS和MATLAB软件进行联合仿真,以验证机器人动力学模型的正确性。通过雅克比矩阵,可以实现笛卡尔空间中驱动力矩与关节空间中的各个关节力矩的相互转换。其次通过运用卷积运算函数,构建基于卷积的外力矩观测器,构建碰撞检测算子。基于卷积的外力矩观测器可以避免因为测量或计算关节角加速度所带来的噪声影响。本文在外力矩观测器中增加了PD控制环节,以减小实际测量力矩与理论计算力矩之间存在延迟时间所带来的碰撞检测精度不高的问题。通过ADAMS和MATLAB软件进行联合仿真验证基于卷积运算函数构建的碰撞检测算子的正确性,并通过设置碰撞检测阈值以降低因为误碰撞而造成的误检测。规划出碰撞后的安全处理策略,当发生碰撞的时候,可以通过执行碰撞后的安全策略以降低碰撞检测所带来的伤害。最后本文在选择了Stribeck摩擦补偿模型以及通过CAD参数辨识法建立的动力学模型之后,安装LinuxCNC操作软件,实现对软件平台的搭建,通过C语言编写机器人碰撞检测算法程序并运行,通过TCP/IP网络接口实现即时通讯,并通过设定机器人的碰撞检测阈值以实现机器人碰撞检测功能。通过示教模式设置机器人的运动轨迹,并在运动过程中,人为有意识的施加外部碰撞力,以实际检测碰撞检测算子的检测的正确性和实时性。